(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの半導体素子を有する被封止部と、
前記被封止部を挟む第１および第２の面を有し、かつ前記被封止部を封止する封止部材とを備え、
前記封止部材は、前記少なくとも１つの半導体素子上に前記被封止部の前記第１の面側の表面の一部を露出する少なくとも１つの開口部を有し、
前記開口部は、前記半導体素子の表面に設けられることによってワイヤを経ることなく前記半導体素子と電気的に接続された前記半導体素子それ自体の端子からなる底面と、前記封止部材からなる側面とを有する空洞であり、
前記封止部材は、
前記被封止部の前記第１の面側に位置する樹脂部材と、
前記被封止部の前記第２の面側に位置し、かつ前記樹脂部材の材質よりも高い熱伝導率を有する材質からなる絶縁部材とを含むことを特徴とする、半導体装置。
【請求項２】
少なくとも１つの半導体素子を有する被封止部と、
前記被封止部を挟む第１および第２の面を有し、かつ前記被封止部を封止する封止部材とを備え、
前記封止部材は、前記少なくとも１つの半導体素子上に前記被封止部の前記第１の面側の表面の一部を露出する少なくとも１つの開口部を有し、
前記開口部は、前記半導体素子の表面に設けられることによってワイヤを経ることなく前記半導体素子と電気的に接続された前記半導体素子それ自体の端子からなる底面と、前記封止部材からなる側面とを有する空洞であり、
前記少なくとも１つの半導体素子が制御信号に対応したスイッチングを行なう少なくとも１つの半導体スイッチング素子を含み、
前記半導体スイッチング素子は、前記制御信号が入力され、かつ前記少なくとも１つの開口部に面した制御パッドを有することを特徴とする、半導体装置。
【請求項３】
前記封止部材に覆われ、かつ前記少なくとも１つの半導体素子の少なくともいずれかと電気的に接続されたワイヤをさらに備え、
前記第１の面側からの平面視において、前記封止部材の外縁の前記制御パッドに最も近い位置と前記制御パッドとの間に前記ワイヤが位置することを特徴とする、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
少なくとも１つの半導体素子を有する被封止部と、
前記被封止部を挟む第１および第２の面を有し、かつ前記被封止部を封止する封止部材とを備え、
前記封止部材は、前記少なくとも１つの半導体素子上に前記被封止部の前記第１の面側の表面の一部を露出する少なくとも１つの開口部を有し、
前記開口部は、前記半導体素子の表面に設けられることによってワイヤを経ることなく前記半導体素子と電気的に接続された前記半導体素子それ自体の端子からなる底面と、前記封止部材からなる側面とを有する空洞であり、
前記少なくとも１つの半導体素子は１対の半導体素子を含み、
前記被封止部は、前記１対の半導体素子上の前記第１の面側に前記１対の半導体素子を互いに電気的に接続するフレームを有することを特徴とする、半導体装置。
【請求項５】
少なくとも１つの半導体素子を有する被封止部と、
前記被封止部を挟む第１および第２の面を有し、かつ前記被封止部を封止する封止部材とを備え、
前記封止部材は、前記少なくとも１つの半導体素子上に前記被封止部の前記第１の面側の表面の一部を露出する少なくとも１つの開口部を有し、
前記開口部は、前記半導体素子の表面に設けられることによってワイヤを経ることなく前記半導体素子と電気的に接続された前記半導体素子それ自体の端子からなる底面と、前記封止部材からなる側面とを有する空洞であり、
前記封止部材は前記第１および第２の面を互いにつなぐ第３の面を有し、
前記被封止部と電気的に接続され、かつ前記封止部材の内部から前記第３の面を通って突き出ているリードをさらに備えた、半導体装置。
【請求項６】
前記第１の面側からの平面視において、前記リードが突き出ている方向に沿った前記リードの中心線と、前記封止部材の中心線とが同じであることを特徴とする、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
少なくとも１つの半導体素子を有する被封止部と、
前記被封止部を挟む第１および第２の面を有し、かつ前記被封止部を封止する封止部材とを備え、
前記封止部材は、前記少なくとも１つの半導体素子上に前記被封止部の前記第１の面側の表面の一部を露出する少なくとも１つの開口部を有し、
前記開口部は、前記半導体素子の表面に設けられることによってワイヤを経ることなく前記半導体素子と電気的に接続された前記半導体素子それ自体の端子からなる底面と、前記封止部材からなる側面とを有する空洞であり、
前記被封止部は、前記少なくとも１つの半導体素子上の前記第２の面側に設けられた導電体からなるヒートスプレッダを有し、
前記封止部材は前記ヒートスプレッダ上に前記被封止部の前記第１の面側の表面の一部を露出するコンタクト穴を有することを特徴とする、半導体装置。
【請求項８】
前記ヒートスプレッダの前記コンタクト穴に面する領域が平坦な形状を有していることを特徴とする、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
少なくとも１つの半導体素子を有する被封止部と、
前記被封止部を挟む第１および第２の面を有し、かつ前記被封止部を封止する封止部材とを備え、
前記封止部材は、前記少なくとも１つの半導体素子上に前記被封止部の前記第１の面側の表面の一部を露出する少なくとも１つの開口部を有し、
前記開口部は、前記半導体素子の表面に設けられることによってワイヤを経ることなく前記半導体素子と電気的に接続された前記半導体素子それ自体の端子からなる底面と、前記封止部材からなる側面とを有する空洞であり、
前記少なくとも１つの半導体素子は、主端子を有し、かつ前記主端子を通る電気的経路のスイッチングを行なう少なくとも１つの半導体スイッチング素子を含み、
前記少なくとも１つの開口部は、前記主端子の上に位置する開口部を含むことを特徴とする、半導体装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの半導体素子を有する被封止部と、
前記被封止部を挟む第１および第２の面を有し、かつ前記被封止部を封止する封止部材とを備え、
前記封止部材は、前記少なくとも１つの半導体素子上に前記被封止部の前記第１の面側の表面の一部を露出する少なくとも１つの開口部を有し、
前記開口部は、前記半導体素子の表面に設けられることによってワイヤを経ることなく前記半導体素子と電気的に接続された前記半導体素子それ自体の端子からなる底面と、前記封止部材からなる側面とを有する空洞であり、
前記少なくとも１つの開口部の側面が前記封止部材に向かって突起していることを特徴とする、半導体装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの半導体素子を有する被封止部と、
前記被封止部を挟む第１および第２の面を有し、かつ前記被封止部を封止する封止部材とを備え、
前記封止部材は、前記少なくとも１つの半導体素子上に前記被封止部の前記第１の面側の表面の一部を露出する少なくとも１つの開口部を有し、
前記開口部は、前記半導体素子の表面に設けられることによってワイヤを経ることなく前記半導体素子と電気的に接続された前記半導体素子それ自体の端子からなる底面と、前記封止部材からなる側面とを有する空洞であり、
前記少なくとも１つの開口部が、
前記第１の面に近いほど面積の大きくなる前記第１の面に平行な断面形状を有するテーパ領域と、
前記テーパ領域の側面から前記封止部材に向かって突起している領域とを有することを特徴とする、半導体装置。
【請求項１２】
少なくとも１つの半導体素子を有する被封止部と、
前記被封止部を挟む第１および第２の面を有し、かつ前記被封止部を封止する封止部材とを備え、
前記封止部材は、前記少なくとも１つの半導体素子上に前記被封止部の前記第１の面側の表面の一部を露出する少なくとも１つの開口部を有し、
前記開口部は、前記半導体素子の表面に設けられることによってワイヤを経ることなく前記半導体素子と電気的に接続された前記半導体素子それ自体の端子からなる底面と、前記封止部材からなる側面とを有する空洞であり、
前記少なくとも１つの開口部が複数の開口部であり、
隣り合う前記複数の開口部が前記第１の面に近いほど互いに離れるように、前記複数の開口部の少なくともいずれかが前記第１の面に直交する方向に対して傾いた方向に延びていることを特徴とする、半導体装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの開口部が、円形状の断面形状を有することを特徴とする、請求項１〜９および１２のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの開口部が、前記第１の面に近いほど面積の大きくなる前記第１の面に平行な断面形状を有することを特徴とする、請求項１〜９、１２および１３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの半導体素子を有する被封止部と、
前記被封止部を挟む第１および第２の面を有し、かつ前記被封止部を封止する封止部材とを備え、
前記封止部材は、前記少なくとも１つの半導体素子上に前記被封止部の前記第１の面側の表面の一部を露出する少なくとも１つの開口部を有し、
前記開口部は、前記半導体素子の表面に設けられることによってワイヤを経ることなく前記半導体素子と電気的に接続された前記半導体素子それ自体の端子からなる底面と、前記封止部材からなる側面とを有する空洞であり、
前記被封止部は前記少なくとも１つの半導体素子の前記第２の面側に設けられた導電体からなる複数のヒートスプレッダを有し、
前記封止部材は前記第１および第２の面を互いにつなぐ第３の面を有し、
前記封止部材の内部から前記第３の面を通って突き出ており、かつ前記複数のヒートスプレッダを互いに電気的に接続するように設けられたリードをさらに備えた、半導体装置。
【請求項１６】
少なくとも１つの半導体素子を有する被封止部と、
前記被封止部を挟む第１および第２の面を有し、かつ前記被封止部を封止する封止部材とを備え、
前記封止部材は、前記少なくとも１つの半導体素子上に前記被封止部の前記第１の面側の表面の一部を露出する少なくとも１つの開口部を有し、
前記開口部は、前記半導体素子の表面に設けられることによってワイヤを経ることなく前記半導体素子と電気的に接続された前記半導体素子それ自体の端子からなる底面と、前記封止部材からなる側面とを有する空洞であり、
前記被封止部は前記少なくとも１つの半導体素子の前記第２の面側に設けられた導電体からなるヒートスプレッダを有し、
前記少なくとも１つの半導体素子は、主端子を有し、かつ前記主端子を通る電気的経路のスイッチングを行なう複数の半導体スイッチング素子を含み、
前記複数の半導体スイッチング素子のそれぞれの前記主端子間が前記ヒートスプレッダを介して電気的に接続されるように前記複数の半導体スイッチング素子が前記ヒートスプレッダ上に設けられていることを特徴とする、半導体装置。
【請求項１７】
請求項２または３に記載の半導体装置と、前記制御信号を出力する制御基板とを準備する工程と、
前記制御パッドと前記制御基板とを前記少なくとも１つの開口部を介して電気的に接続する工程とを備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１〜１４のいずれかに記載の半導体装置を準備する工程と、
前記少なくとも１つの開口部を導電体により埋める工程とを備え、
前記被封止部は、前記少なくとも１つの半導体素子の前記第２の面側に接合材により接合されたヒートスプレッダを有し、
前記少なくとも１つの開口部を導電体により埋める工程は、前記導電体の融点が前記接合材の融点よりも低くなるように行われる、半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１〜１４のいずれかに記載の半導体装置を準備する工程と、
前記少なくとも１つの開口部内に、前記第１の面に交差する方向に弾性変形可能な導電体からなる接続部材を設ける工程とを備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１〜１４のいずれかに記載の半導体装置を準備する工程と、
前記少なくとも１つの開口部内の前記第２の面側を導電体により埋める工程とを備え、
前記少なくとも１つの開口部内の前記第２の面側を埋める工程は、前記少なくとも１つの開口部内の前記第１の面側に弾性変形可能な導電体からなる接続部材を設ける工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
請求項１〜１６のいずれかに記載の半導体装置を準備する工程と、
前記少なくとも１つの開口部のいずれかを通って前記第１の面から突き出すように少なくとも１つの電極を設ける工程とを備え、
前記少なくとも１つの電極の前記突き出した部分にネジ穴が設けられていることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
請求項１〜１６のいずれかに記載の半導体装置を準備する工程と、
前記少なくとも１つの開口部のいずれかを通って前記第１の面から突き出すように少なくとも１つの電極を設ける工程とを備え、
前記少なくとも１つの開口部が複数の開口部であり、
前記少なくとも１つの電極が複数の電極であり、
前記複数の電極のそれぞれに同一形状のネジ穴が設けられていることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
請求項１〜１６のいずれかに記載の半導体装置を準備する工程と、
前記少なくとも１つの開口部のいずれかを通って前記第１の面から突き出すように少なくとも１つの電極を設ける工程と、
前記少なくとも１つの電極が設けられた前記少なくとも１つの開口部の空洞部を埋めるように、絶縁体からなる埋め込み材を注型する工程とを備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
請求項１〜１６のいずれかに記載の半導体装置を準備する工程と、
前記少なくとも１つの開口部のいずれかを通って前記第１の面から突き出すように少なくとも１つの電極を設ける工程とを備え、
前記封止部材が前記第１の面上に突起を有することを特徴とする、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に、封止部材により封止された半導体素子を有する半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インバータ用途の半導体装置として、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)やフリーホイールダイオード(Free Wheel Diode)などの複数の半導体素子がモールド樹脂および絶縁シートにより封止されたパワーモジュールがある。たとえば特開２００６−３１９０８４号公報にこのようなパワーモジュールが開示されている。
【０００３】
樹脂封止された半導体装置の実装面積を抑制する技術として、たとえば特開平８−２７４２１９号公報に開示された技術がある。この半導体装置は、ＩＣチップと、ＩＣチップが載置されるタブと、リード端子と、リード端子とＩＣチップとをつなぐ金属細線と、樹脂モールドとを有している。樹脂モールドには、樹脂モールドの下面からリード端子に到達する穴部が形成されている。そしてこの穴部を貫通するように導電性の棒状端子が挿入されている。半導体装置の外部の構造と樹脂モールドに封止されたＩＣチップとの電気的接続は、棒状端子、リード端子および金属細線の直列接続部を介して行なわれる。
【特許文献１】特開２００６−３１９０８４号公報
【特許文献２】特開平８−２７４２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特開平８−２７４２１９号公報の技術では、リード端子に到達するように穴部が設けられている。このリード端子はＩＣチップ（半導体素子）が載置されたタブの外周側に設けられている。よって穴部も半導体素子やタブが設けられた領域の外周側に分布する。すなわち穴部の分布範囲が拡がってしまう。このため、穴部を介して半導体装置と接続される基板の大きさが大きくなってしまうという問題があった。また外周側に樹脂モールドやリード端子が設けられる必要があるため、半導体装置が大きくなるという問題があった。
【０００５】
それゆえ本発明の目的は、小型化が可能な半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の局面に従う半導体装置は、少なくとも１つの半導体素子を有する被封止部と、被封止部を挟む第１および第２の面を有し、かつ被封止部を封止する封止部材とを備えている。封止部材は、少なくとも１つの半導体素子上に被封止部の第１の面側の表面の一部を露出する少なくとも１つの開口部を有している。開口部は、半導体素子の表面に設けられることによってワイヤを経ることなく半導体素子と電気的に接続された半導体素子それ自体の端子からなる底面と、封止部材からなる側面とを有する空洞である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の半導体装置によれば、封止部材は、半導体素子上に被封止部の第１の面側の表面の一部を露出する開口部を有している。これにより封止部材の半導体素子上の第１の面を経由して半導体装置と外部構造との電気的接続を行なうことができる。よって半導体素子上の第１の面を通らずに迂回した電気的接続が行なわれる場合に比して、小さなスペースで電気的接続が行なわれるので、半導体装置あるいは半導体装置に接続される外部構造が小型化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
はじめに本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュールの構成について、図１〜図４を用いて説明する。
【０００９】
図１および図２のそれぞれは、本発明の実施の形態１における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。図３は、図１および図２のそれぞれのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った概略断面図である。なお図２においては封止部材は外縁のみが示されている。
【００１０】
図１〜図３を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１０１は、被封止部２０と、封止部材１０と、リード６１〜６３と、アルミワイヤ４０とを備えている。
【００１１】
被封止部２０は、ＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎと、ダイオード素子２３Ｐおよび２３Ｎと、ヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎとを有している。よって被封止部２０は複数の半導体素子を有している。
【００１２】
封止部材１０は、第１の面Ｐ１と、第２の面Ｐ２と、第１の面Ｐ１および第２の面Ｐ２を互いにつなぐ面である第３の面Ｐ３とを有している。被封止部２０は第１の面Ｐ１および第２の面Ｐ２に挟まれて封止部材１０に封止されている。
【００１３】
また封止部材１０はＩＧＢＴ素子２１ＰおよびＩＧＢＴ素子２１Ｎのそれぞれの上に開口部であるコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎの各々を有している。コンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎにより、ＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎの各々の第１の面Ｐ１側の表面の一部が露出されている。すなわち、コンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎにより、被封止部２０の第１の面Ｐ１側の表面の一部が露出されている。コンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎは、第１の面Ｐ１に平行な円形状の断面形状を有している。
【００１４】
また封止部材１０は、モールド樹脂１１と、絶縁シート１２とを有している。モールド樹脂１１および絶縁シート１２のそれぞれは、被封止部２０の第１の面Ｐ１側および第２の面Ｐ２側の各々に位置している。絶縁シート１２の材質はモールド樹脂１１の材質よりも高い熱伝導性を有している。
【００１５】
モールド樹脂１１は樹脂材料を含有する部材である。モールド樹脂１１は、さらに無機材料からなる充填材を含有してもよい。モールド樹脂１１の材質はトランスファーモールド法に適した材料が好ましい。すなわち樹脂成形時に十分な流動性を有する材料が好ましい。
【００１６】
絶縁シート１２は絶縁体からなるシート状部材を有している。この絶縁体は、たとえばエポキシ樹脂である。絶縁シート１２は、さらにこのシート状部材の表面に金属からなる保護層（図示せず）を有していてもよい。この金属は、たとえば銅（Ｃｕ）である。
【００１７】
アルミワイヤ４０は、半導体素子２１Ｐ、２１Ｎ、２３Ｐおよび２３Ｎの少なくともいずれかと、リード６２または６３とを電気的に接続している金属細線である。
【００１８】
図４は、本発明の実施の形態１における半導体装置としてのパワーモジュールが有する回路構成を概略的に示す図である。
【００１９】
図２および図４を参照して、パワーモジュール１０１は回路構成Ｓ２を有している。回路構成Ｓ２におけるＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎのそれぞれは、主電流の入出力のための端子である主端子として、エミッタ端子およびコレクタ端子を有している。ＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎのそれぞれは、エミッタ端子およびコレクタ端子の間の電流経路のスイッチングを行なう半導体スイッチング素子である。スイッチングはゲートＧに印加される制御信号に対応して行なわれる。
【００２０】
また回路構成Ｓ２は、ＩＧＢＴ素子２１ＰのエミッタとＩＧＢＴ素子２１Ｎのコレクタとが直列接続された構成を有している。この直列接続におけるＩＧＢＴ素子２１Ｐ側の端部およびＩＧＢＴ素子２１Ｎ側の端部のそれぞれが、入力端子Ｐおよび入力端子Ｎの各々に対応している。またＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎの間から出力端子Ｕが引き出されている。またＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎのそれぞれには、フリーホイールダイオードとしてダイオード素子２３Ｐおよび２３Ｎの各々が並列接続されている。以上の構成により回路構成Ｓ２は、入力端子ＰおよびＮのそれぞれに正電圧および負電圧の各々が印加された状態で各ゲートＧに制御信号が印加されることにより出力端子Ｕから制御信号に応じた出力が生じる構成を有している。
【００２１】
ＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎのそれぞれは、ゲートＧに対応する制御パッド５１Ｐおよび５１Ｎの各々を有している。制御パッド５１Ｐおよび５１Ｎのそれぞれは、コンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎの各々に面している。またＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎのそれぞれは、エミッタ端子に対応するエミッタパッド５２Ｐおよび５２Ｎの各々を有している。またＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎのそれぞれのコレクタ端子はヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎの各々に面して半田付けされている。
【００２２】
ダイオード素子２３Ｐおよび２３Ｎのそれぞれは、一方側にダイオードパッド（アノード）５３Ｐおよび５３Ｎの各々を有し、他方側（カソード側）はヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎに面して半田付けされている。
【００２３】
図１〜図４を参照して、リード６１〜６３は封止部材１０の内部から第３の面Ｐ３を通ってパワーモジュール１０１の外部に突き出ている。またリード６１〜６３は封止部材１０内部において被封止部２０と電気的に接続されている。具体的には、Ｐリード６１、Ｎリード６２およびＵリード６３のそれぞれが、回路構成Ｓ２における入力端子Ｐ、Ｎおよび出力端子Ｕの各々に対応するように接続されている。
【００２４】
ヒートスプレッダ２４Ｐは、ＩＧＢＴ素子２１Ｐおよびダイオード素子２３Ｐ上の第２の面Ｐ２側に設けられている。ヒートスプレッダ２４Ｎは、ＩＧＢＴ素子２１Ｎおよびダイオード素子２３Ｎ上の第２の面Ｐ２側に設けられている。ヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎは高い導電性および熱伝導性を有する材質からなる部材であり、たとえば銅（Ｃｕ）製の厚さ３ｍｍの板状部材である。ヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎは、回路構成Ｓ２の配線経路の一部としての機能と、被封止部２０が有する半導体素子２１Ｐ、２３Ｐ、２１Ｎおよび２３Ｎからの熱を拡散させることにより放熱を促進させる機能とを有している。ヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎの表面のモールド樹脂１１と接する部分には密着性を高めるための凹凸形状が形成されている。
【００２５】
次に本実施の形態のパワーモジュール１０１に制御基板が付加された構成について説明する。
【００２６】
図８は、本発明の実施の形態１における半導体装置としてのパワーモジュールに制御基板が付加された状態を示す概略的な側面図である。
【００２７】
主に図８を参照して、制御基板７０は制御信号を出力する機能を有する基板である。制御基板７０は、第１の面Ｐ１の近傍に第１の面Ｐ１と平行に配置されている。制御基板７０は制御信号ピン７１を介してパワーモジュール１０１に制御信号を与えるように接続されている。
【００２８】
具体的には、各制御信号ピン７１がパワーモジュール１０１のコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎ（図１）のそれぞれに挿入されている。これにより、各制御信号ピン７１を介して、制御基板７０と、制御パッド５１Ｐおよび５１Ｎのそれぞれとが電気的に接続されている。またリード６１、６２および６３のそれぞれは、ネジ８１およびナット８０により外部構造８２と接続されている。
【００２９】
コンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎはパワーモジュール１０１の第１の面Ｐ１側に開口しているため、第１の面Ｐ１の幅寸法Ｗの範囲内に位置している。よって制御基板７０の寸法が幅寸法Ｗ以下であっても制御基板７０をコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎと対向するように配置することができる。この結果、制御基板７０とパワーモジュール１０１の第１の面Ｐ１との間の領域でコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎのそれぞれを介した電気的接続を行なうことができる。
【００３０】
次に本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュールの製造方法について、図９〜図１３を用いて説明する。
【００３１】
図９〜図１３のそれぞれは、本発明の実施の形態１における半導体装置としてのパワーモジュールの製造方法の第１〜第５工程の各々を概略的に示す斜視図である。
【００３２】
図９を参照して、ダイボンド工程において、ヒートスプレッダ２４Ｐ上にＩＧＢＴ素子２１Ｐおよびダイオード素子２３Ｐが半田付けされる。なお図９において図示しないが、同様にして、ヒートスプレッダ２４Ｎ上にＩＧＢＴ素子２１Ｎおよびダイオード素子２３Ｎが半田付けされる。
【００３３】
主に図１０を参照して、フレーム接合工程において、超音波接合法によりヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎのそれぞれとリードフレーム６０とが接合される。リードフレーム６０はリード６１〜６３（図２）となる部分を有する部材である。なお、この工程の接合の方法は超音波接合法に限られず、半田などを使って接合が行なわれてもよい。
【００３４】
主に図１１を参照して、ワイヤボンド工程において、アルミワイヤ４０による配線が行なわれる。またヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎの下面に絶縁シート１２（図３）が接着される。
【００３５】
主に図１２を参照して、モールド工程において、モールド樹脂１１（図１〜図３）がトランスファーモールド法により形成される。まず、モールド樹脂１１が形成される位置に金型のキャビティが位置するように金型が配置される。この後、粉末状またはタブレット状のエポキシ樹脂などの樹脂が、温度と圧力を加えられて溶融され、粘度の低い状態とされてキャビティに注入される。この後、溶融された樹脂が硬化されることでモールド樹脂１１が形成される。
【００３６】
図１２および図１３を参照して、リードカット工程において、リードフレーム６０の不要部分が切除されることにより、リード６１〜６３が形成される。
【００３７】
図１３を参照して、レーザ光Ｌによる加工により、封止部材１０の第１の面Ｐ１側にコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎが形成される。
【００３８】
以上により、パワーモジュール１０１（図１〜図３）が製造される。
次に本実施の形態の変形例について説明する。
【００３９】
図５〜図７のそれぞれは、本発明の実施の形態１の第１〜第３の変形例の各々における半導体装置としてのパワーモジュールが有する回路構成を概略的に示す図である。
【００４０】
主に図５を参照して、回路構成Ｓ１を有するパワーモジュールは、互いに並列接続されたＩＧＢＴ素子ＴＲおよびダイオードＤＤを１組有している。すなわち、いわゆる「１ｉｎ１」のパワーモジュールである。なお回路構成Ｓ２（図４）を有する本実施の形態のパワーモジュール１０１は、１個のパワーモジュール１０１が上記のＩＧＢＴ素子ＴＲおよびダイオードＤＤの組を２組有する。すなわちパワーモジュール１０１は、いわゆる「２ｉｎ１」のパワーモジュールである。
【００４１】
図６および図７を参照して、回路構成Ｓ４およびＳ６のそれぞれは、いわゆる「４ｉｎ１」および「６ｉｎ１」の各々のパワーモジュールに対応している。
【００４２】
次に比較例の半導体装置としてのパワーモジュールの構成について、図１４〜図１６を用いて説明する。
【００４３】
図１４および図１５のそれぞれは、比較例における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。図１６は、図１４および図１５のそれぞれのＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った概略断面図である。なお図１５においては封止部材は外縁のみが示されている。
【００４４】
図１４〜図１６を参照して、本比較例のパワーモジュール９０１は、本実施の形態１のパワーモジュール１０１と異なり、コンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎを有しておらず、代わりに制御リード６４Ｐおよび６４Ｎを有している。制御リード６４Ｐおよび６４Ｎは、リード６１〜６３と同様に封止部材１０内部から第３の面Ｐ３を通って突き出している。突き出した制御リード６４Ｐおよび６４Ｎのそれぞれは第１の面Ｐ１側に直角に折り曲げられている。また制御リード６４Ｐおよび６４Ｎのそれぞれは封止部材１０内部において制御パッド５１Ｐおよび５１Ｎの各々とアルミワイヤ４０により接続されている。
【００４５】
次に本比較例のパワーモジュール９０１に制御基板が付加された構成について説明する。
【００４６】
図１７は、比較例における半導体装置としてのパワーモジュールに制御基板が付加された状態を示す概略的な側面図である。主に図１７を参照して、制御基板９７０は、制御信号を出力する機能を有している。制御基板９７０は、第１の面Ｐ１の近傍に第１の面Ｐ１と平行に配置され、制御リード６４Ｐおよび６４Ｎのそれぞれと接続されている。
【００４７】
制御リード６４Ｐおよび６４Ｎは、封止部材１０内部から第３の面Ｐ３を通って突き出してから、制御基板９７０に向かう第１の面Ｐ１に直交する方向に折れ曲がって延びている。すなわちＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎと、制御基板９７０との間は、第１の面Ｐ１を迂回するように電気的接続が行なわれている。このため、制御基板９７０の幅寸法が第１の面Ｐ１の幅寸法Ｗよりも大きくないと、制御基板９７０と、制御リード６４Ｐおよび６４Ｎのそれぞれとを直接接続することが困難である。
【００４８】
本実施の形態によれば、図１〜３に示すように、封止部材１０は、被封止部２０の第１の面Ｐ１側の面の一部である制御パッド５１Ｐおよび５１Ｎのそれぞれを露出するコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎの各々を有している。よって、図８に示すように、制御基板７０の幅寸法が第１の面Ｐ１の幅寸法Ｗ以下であっても、制御基板７０と、コンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎの各々とが向かい合うように、制御基板７０とパワーモジュール１０１とを配置することができる。これにより第１の面Ｐ１を通ってパワーモジュール１０１と制御基板７０との電気的接続を行なうことができる。よって、第３の面Ｐ３を通り第１の面Ｐ１を迂回した電気的接続が行なわれている比較例（図１７）に比して、より小さなスペースで電気的接続が行なわれる。この結果、制御基板７０が付加されたパワーモジュール１０１全体としての小型化が可能となる。
【００４９】
さらに、コンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎのそれぞれは、ＩＧＢＴ素子２１Ｐ上および２１Ｎ上の各々に位置している。これにより、封止部材１０のＩＧＢＴ素子２１Ｐ上および２１Ｎ上の第１の面Ｐ１を通って、ＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎの各々と制御基板７０との電気的接続を行なうことができる。よって、封止部材１０のＩＧＢＴ素子２１Ｐ上および２１Ｎ上の第１の面Ｐ１が迂回された電気的接続が行なわれる場合に比して、小さなスペースで電気的接続が行なわれる。このため、制御基板７０が付加されたパワーモジュール１０１全体としての小型化を実現することができる。
【００５０】
また、図１〜図３に示すように制御パッド５１Ｐおよび５１Ｎ上にリードやワイヤが形成されていない。よって、図１４〜図１５に示す比較例における制御リード６４Ｐおよび６４Ｎや、制御パッド５１Ｐおよび５１Ｎに対するアルミワイヤ４０が不要となり、低価格化が可能となる。
【００５１】
またコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎは円形状の断面形状を有しているため、コンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎの外縁の一部に応力が集中することを抑制し、パワーモジュール１０１の信頼性を保つことができる。
【００５２】
また制御基板７０が付加される前のパワーモジュール１０１の制御パッド５１Ｐおよび５１Ｎには、制御パッド５１Ｐおよび５１Ｎの各々と電気的に接続されて封止部材１０から突き出した部分が設けられていない。このためＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎの静電破壊を防止することができる。なお比較例においては封止部材１０から突き出した制御リード６４Ｐおよび６４Ｎが外部と接触することにより制御パッド５１Ｐ、５１Ｎに静電気が印加されて抑制ＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎが静電破壊することがある。
【００５３】
また封止部材１０は、被封止部２０の第１の面Ｐ１側に、樹脂成形時に十分な流動性を有する材料からなるモールド樹脂１１を有している。このため被封止部２０がより確実に封止される。
【００５４】
また封止部材１０は、被封止部２０の第２の面Ｐ２側に、モールド樹脂１１の材質よりも高い熱伝導性を有する材料からなる絶縁シート１２を有している。このためＩＧＢＴ素子２１Ｐ、２１Ｎ、ダイオード素子２３Ｐおよび２３Ｎからの熱をパワーモジュール１０１外に効率的に放熱することができる。
【００５５】
またパワーモジュール１０１は、半導体素子２１Ｐ、２１Ｎ、２３Ｐおよび２３Ｎのそれぞれと絶縁シート１２との間に、ヒートスプレッダ２４Ｐまたは２４Ｎを有している。このため、半導体素子２１Ｐ、２１Ｎ、２３Ｐおよび２３Ｎからの熱がヒートスプレッダ２４Ｐまたは２４Ｎにより拡散されてから絶縁シート１２に伝達されるので、第２の面Ｐ２からパワーモジュール１０１外に効率的に放熱することができる。
【００５６】
またコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎは第１の面Ｐ１側に形成されている。すなわち、ヒートスプレッダ２４Ｐ、２４Ｎおよび絶縁シート１２の存在により主な放熱面となる第２の面Ｐ２とは反対の面側に形成されている。このため、図８に示すように、コンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎの形成面側に制御基板７０を配した場合に、制御基板７０に妨げられることなく第２の面Ｐ２側から放熱を行なうことができる。
【００５７】
また、主な放熱面である第２の面Ｐ２側に、図５７に示すような放熱フィン８３を付加して、さらに放熱効率を高めることができる。
【００５８】
また第３の面Ｐ３を通って突き出ているリード６１〜６３が設けられているため、図８に示すように、第３の面Ｐ３の近傍に位置する外部構造８２をパワーモジュール１０１と直接あるいは短い経路で接続することができる。
【００５９】
（実施の形態２）
図１８および図１９のそれぞれは、本発明の実施の形態２における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。なお図１９においては封止部材は外縁のみが示されている。
【００６０】
図１９を参照して、本実施の形態のパワーモジュール１０２のＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎのそれぞれは、制御パッド５１Ｐｃおよび５１Ｎｃの各々を有している。図１９のようなパワーモジュール１０２の第１の面Ｐ１側からの平面視において、制御パッド５１Ｐｃおよび５１Ｎｃのそれぞれと、封止部材１０の外縁（図中二点鎖線）の制御パッド５１Ｐｃおよび５１Ｎｃのそれぞれに最も近い位置ＥＰおよびＥＮの各々との間に、アルミワイヤ４０が位置している。なお、このような位置関係は、本実施の形態に適したＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎ（図１９）を採用する代わりに、実施の形態１におけるＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎ（図２）のそれぞれの実装方向を時計回りに９０°回転させることによっても実現することができる。
【００６１】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
本実施の形態によれば、図１９に示すように制御パッド５１Ｐｃおよび５１Ｎｃをパワーモジュール１０２の中央部近辺に互いに密集させて形成することができる。よって、制御基板７０（図８）がより小さくても、制御基板７０を制御パッド５１Ｐｃおよび５１Ｎｃのそれぞれの上のコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎ（図１８）の各々に対向させることができる。このため制御基板７０が付加されたパワーモジュール１０２をより小型化することができる。
【００６３】
また制御パッド５１Ｐｃおよび５１Ｎｃのそれぞれと位置ＥＰおよびＥＮの各々との間にはアルミワイヤ４０が位置している。仮に制御パッド５１Ｐｃおよび５１Ｎｃのそれぞれから封止部材１０の外縁に向かう電気的経路（図中破線に沿った経路）が形成されているとすると、この電気的経路と、アルミワイヤ４０とに短絡が発生する可能性が高い。本実施の形態によれば、制御パッド５１Ｐｃおよび５１Ｎｃのそれぞれとの電気的経路はコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎの各々を介して設けられるので、電気的経路は制御パッド５１Ｐｃおよび５１Ｎｃのそれぞれから封止部材１０の外縁に向かってではなく第１の面Ｐ１に向かって延びて設けられる。よって上述したような短絡の発生を防止することができる。
【００６４】
（実施の形態３）
図２０および図２１のそれぞれは、本発明の実施の形態３における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。図２２および図２３のそれぞれは、図２０および図２１のそれぞれのＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線およびＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線の各々に沿った概略断面図である。なお図２１においては封止部材は外縁のみが示されている。
【００６５】
図２０および図２１を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１０３は、実施の形態１のパワーモジュール１０１と異なり、Ｎリード６２の代わりにコンタクト穴Ａ２ＮおよびＡ３Ｎを有し、Ｕリード６３の代わりにコンタクト穴Ａ２ＰおよびＡ５を有している。
【００６６】
また被封止部２０は、ダイオード素子２３Ｐをダイオード素子２３ＮおよびＩＧＢＴ素子２１Ｎのそれぞれと電気的に接続するためのフレーム２５をダイオード素子２３Ｐ上の第１の面Ｐ１側に有している。すなわち被封止部２０は少なくとも１対の半導体素子を互いに電気的に接続するためのフレーム２５を有している。フレーム２５とヒートスプレッダ２４Ｎとの直列接続により、ダイオード素子２３Ｐがダイオード素子２３ＮおよびＩＧＢＴ素子２１Ｎのそれぞれと電気的に接続される。
【００６７】
図４および図２０を参照して、パワーモジュール１０３は、回路構成Ｓ２に対応する構造、すなわち前述したいわゆる「２ｉｎ１」に対応する構造を有している。具体的には、コンタクト穴Ａ２ＰおよびＡ５が出力端子Ｕに対応し、コンタクト穴Ａ２ＮおよびＡ３Ｎが入力端子Ｎに対応している。
【００６８】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６９】
本実施の形態によれば、フレーム２５がいわゆる「２ｉｎ１」の回路構成Ｓ２に対応する配線の一部を構成することができる。
【００７０】
またＮリード６２（図１）の代わりであるコンタクト穴Ａ２ＮおよびＡ３Ｎと、Ｕリード６３（図１）の代わりであるコンタクト穴Ａ２ＰおよびＡ５とを介して、ＩＧＢＴ素子２１Ｐ、２１Ｎ、ダイオード素子２３Ｐおよび２３Ｎとの電気的接続をとることができるので、細線であるアルミワイヤ４０（図２）を介する場合に比して電流損失を抑制することができる。
【００７１】
（実施の形態４）
図２４は、本発明の実施の形態４における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。なお、図２４においては封止部材は外縁のみが示されている。
【００７２】
図２４を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１０４のＰリード６１は実施の形態３のパワーモジュール１０３とは異なる位置に設けられている。すなわち、図２４のようなパワーモジュール１０４の第１の面Ｐ１側からの平面視において、封止部材１０の外縁（図中二点鎖線）と、Ｐリード６１の第３の面Ｐ３から突き出した部分とは、ともに同じ中心線（図中一点鎖線）を有している。
【００７３】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態３の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７４】
図２５は、本発明の実施の形態４における半導体装置としてのパワーモジュールが２個並列接続された構成を概略的に示す平面図である。図２５を参照して、大電流化に対応するために２つのパワーモジュール１０４が並べて配置されている。各Ｐリード６１は突き出した先端が互いに接触するように重ね合わされている。また２つのパワーモジュール１０４は、それぞれの封止部材１０の中心線（図中一点鎖線）が一致するように配置されている。
【００７５】
図２６は、比較例における半導体装置としてのパワーモジュールが２個並列接続された構成を概略的に示す平面図である。図２６を参照して、２つのパワーモジュール１０３（実施の形態３のパワーモジュール）がそれぞれの封止部材１０の中心線（図中一点鎖線）が一致するように配置されると、それぞれのＰ端子６１の中心線（図示せず）がずれた状態となってしまう。よってＰ端子６１同士を接続することが困難となる。
【００７６】
本実施の形態によれば、２つのパワーモジュール１０４が並列接続されて配置される際に、それぞれの封止部材１０の中心線が一致するように配置することができる。よって、２つのパワーモジュール１０４を封止部材１０形状に沿って整列させることができる。
【００７７】
（実施の形態５）
図２７および図２８のそれぞれは、本発明の実施の形態５における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。図２９は、図２８のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に沿った概略断面図である。なお図２８においては封止部材は外縁のみが示されている。
【００７８】
図２７〜図２９を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１０５の封止部材１０は、ヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎのそれぞれの上に、コンタクト穴Ａ４ＰおよびＡ４Ｎの各々を有している。コンタクト穴Ａ４ＰおよびＡ４Ｎのそれぞれは、ヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎの各々の第１の面Ｐ１側の表面の一部を露出している。
【００７９】
ヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎのそれぞれは、コンタクト穴Ａ４ＰおよびＡ４Ｎの各々に面する領域においては平坦な形状を有し、またモールド樹脂１１に面する表面上には密着性を高めるための凹凸形状を有している。この凹凸形状はコンタクト穴Ａ４ＰおよびＡ４Ｎの各々の直径寸法よりも小さな周期で変化する起伏を有している。
【００８０】
図３０は、本発明の実施の形態５における半導体装置としてのパワーモジュールが有する回路構成を概略的に示す図である。図２７〜図３０を参照して、コンタクト穴Ａ４ＰおよびＡ４Ｎのそれぞれを介して、矢印ＫＰおよびＫＮの各々との電気的接続をとることができる。
【００８１】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８２】
本実施の形態によれば、矢印ＫＰおよびＫＮの各々との電気的接続をとることができるので、この電気的接続を用いた４端子法の測定（ケルビンセンス）により、半導体素子２１Ｐ、２１Ｎ、２３Ｐおよび２３Ｎの真の特性をより精確に把握することができる。
【００８３】
またヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎのそれぞれのコンタクト穴Ａ４ＰおよびＡ４Ｎの各々に面する領域は平坦な形状であるため、コンタクト穴Ａ４ＰおよびＡ４Ｎを設けるための加工を平坦な面上における加工として行なうことができる。よってコンタクト穴Ａ４ＰおよびＡ４Ｎを設けるための加工を容易に行なうことができる。
【００８４】
またヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎのそれぞれのコンタクト穴Ａ４ＰおよびＡ４Ｎの各々に面する領域が平坦な形状であるため、電気的接続のためにコンタクト穴Ａ４ＰおよびＡ４Ｎの各々に挿入された配線部材とヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎのそれぞれとを容易に密着させることができる。
【００８５】
（実施の形態６）
図３１および図３２のそれぞれは、本発明の実施の形態６における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。図３３は、図３２のＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線に沿った概略断面図である。なお図３２においては封止部材は外縁のみが示されている。
【００８６】
図３１および図３２を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１０６は、主端子を通る電気的経路のスイッチングを行なう半導体スイッチング素子として、ＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎを有している。ＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎのそれぞれは主端子としてエミッタパッド５２Ｐおよび５２Ｎの各々を有している。またＩＧＢＴ素子２１Ｐおよび２１Ｎのそれぞれは、制御端子として制御パッド５１Ｐおよび５１Ｎの各々を有している。制御端子に流れる電流は制御信号に対応するものであるため比較的小さな電流である。一方、主端子はパワーモジュール１０６が制御対象とする電気的経路に位置するため、制御端子に比して大きな電流が流れる。
【００８７】
パワーモジュール１０６は、実施の形態１のパワーモジュール１０１と異なり、Ｐリード６１、Ｎリード６２およびＵリード６３（図２）の代わりに、コンタクト穴Ａ２Ｐ、Ａ２Ｎ、Ａ３Ｐ、Ａ３Ｎ、Ａ４ＰおよびＡ４Ｎを有している。コンタクト穴Ａ２Ｐ、Ａ２Ｎ、Ａ３Ｐ、Ａ３Ｎ、Ａ４ＰおよびＡ４Ｎのそれぞれは、エミッタパッド５２Ｐ、５２Ｎ、ダイオードパッド５３Ｐ、５３Ｎ、ヒートスプレッダ２４Ｐおよび２４Ｎ上に設けられている。すなわち半導体スイッチング素子の主端子の上にコンタクト穴Ａ２ＰおよびＡ２Ｎが位置している。
【００８８】
なおパワーモジュール１０６は、実施の形態１のパワーモジュール１０１と異なり、コンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎ（図１）の代わりに、アルミワイヤ４０により制御パッド５１Ｐおよび５１Ｎのそれぞれと配線された制御リード６４Ｐおよび６４Ｎの各々を有している。制御リード６４Ｐおよび６４Ｎのそれぞれは、封止部材１０の内部から第３の面Ｐ３を通ってパワーモジュール１０１の外部に突き出ている。
【００８９】
また、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９０】
本実施の形態によれば、パワーモジュール１０６は、主端子との電気的接続のために、リード６１〜６３（実施の形態１）の代わりにコンタクト穴Ａ２ＰおよびＡ２Ｎを有している。このため、主端子を流れる大電流に対応した大型のリードを形成する必要がないので、パワーモジュール１０６を小型化することができる。
【００９１】
（実施の形態７）
図３４は、本発明の実施の形態７における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す部分断面図である。図３５は、図３４のコンタクト穴近傍における概略的な部分平面図である。
【００９２】
図３４および図３５を参照して、本実施の形態のパワーモジュール１０７の封止部材１０は、コンタクト穴ＡＴＰを有している。コンタクト穴ＡＴＰは、たとえば実施の形態１のコンタクト穴Ａ１Ｎ（図１）として設けられている。コンタクト穴ＡＴＰは、第１の面Ｐ１に平行な円形状の断面形状を有しており、円形の直径が第１の面Ｐ１に近いほど大きくなるようなテーパ形状を有している。すなわちコンタクト穴ＡＴＰは第１の面Ｐ１に近いほど面積の大きくなる第１の面Ｐ１に平行な断面形状を有している。
【００９３】
なお上記説明においてはコンタクト穴ＡＴＰがコンタクト穴Ａ１Ｎ（図１）として設けられている場合について説明したが、実施の形態１〜６のコンタクト穴Ａ１Ｐ、Ａ１Ｎ、Ａ２Ｐ、Ａ２Ｎ、Ａ３Ｐ、Ａ３Ｎ、Ａ４Ｐ、Ａ４ＮおよびＡ５のいずれも、コンタクト穴ＡＴＰの形状を有することができる。
【００９４】
また上記以外の構成については、上述した実施の形態１〜６のいずれかの構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９５】
本実施の形態によれば、ＩＧＢＴ素子２１Ｐ、２１Ｎ、ダイオード素子２３Ｐおよび２３Ｎが封止部材１０から露出された面積を抑制しつつ、コンタクト穴ＡＴＰの第１の面Ｐ１における開口面積を大きくすることができる。開口面積が大きくなることによりコンタクト穴ＡＴＰを介した電気的接続の作業が容易になる。
【００９６】
（実施の形態８）
図３６は、本発明の実施の形態８における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す部分断面図である。
【００９７】
図３６を参照して、本実施の形態のパワーモジュール１０８の封止部材１０は、コンタクト穴ＡＰＲを有している。コンタクト穴ＡＰＲは、たとえば実施の形態１のコンタクト穴Ａ１Ｎ（図１）として設けられている。
【００９８】
コンタクト穴ＡＰＲの側面には、コンタクト穴ＡＰＲの領域の一部として、封止部材１０が窪んだ領域が形成されている。すなわちコンタクト穴ＡＰＲの側面は、封止部材１０に向かって突起している部分である突起ＰＲを有している。
【００９９】
好ましくは、コンタクト穴ＡＰＲは、実施の形態７のコンタクト穴ＡＴＰ（図３４および図３５）の形状と同様の領域と、この領域の側面から封止部材１０に向かって突起している突起ＰＲとを有している。すなわち、コンタクト穴ＡＰＲは、第１の面Ｐ１に近いほど面積の大きくなる第１の面Ｐ１に平行な断面形状を有するテーパ領域と、このテーパ領域の側面から封止部材１０に向かって突起している突起ＰＲとを有している。
【０１００】
なお上記説明においてはコンタクト穴ＡＰＲがコンタクト穴Ａ１Ｎ（図１）として設けられている場合について説明したが、実施の形態１〜６のコンタクト穴Ａ１Ｐ、Ａ１Ｎ、Ａ２Ｐ、Ａ２Ｎ、Ａ３Ｐ、Ａ３Ｎ、Ａ４Ｐ、Ａ４ＮおよびＡ５のいずれも、コンタクト穴ＡＴＰの形状を有することができる。
【０１０１】
また上記以外の構成については、上述した実施の形態１〜６のいずれかの構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０２】
本実施の形態によれば、たとえば半田などからなる配線部材がコンタクト穴ＡＰＲに充填された際に、コンタクト穴ＡＰＲの突起ＰＲ内に充填された部分がアンカーとして作用する。すなわち、配線部材を引き抜くような力が加わった際に、アンカーとなって配線部材が引き抜かれることを防止することができる。
【０１０３】
またコンタクト穴ＡＰＲがテーパ領域を有することにより、実施の形態７と同様の効果が得られる。
【０１０４】
（実施の形態９）
図３７は、本発明の実施の形態９における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。図３８は、図３７のＸＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＸＶＩＩＩ線に沿った概略断面図である。
【０１０５】
図３７および図３８を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１０９は、複数のコンタクト穴Ａ１Ｐおよび複数のコンタクト穴Ａ１Ｎを有している。複数のコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎは、隣り合う複数のコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎが第１の面Ｐ１に近いほど離れるように、第１の面Ｐ１に直交する方向（図３８の破線方向）に対して傾いた方向に形成されている。これにより本実施の形態のコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎの第１の面Ｐ１における位置は、実施の形態１における位置（図３７の破線上の位置）に対して図中矢印方向にシフトした位置に設けられている。
【０１０６】
なお上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０７】
本実施の形態によれば、複数のコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎの全てが第１の面Ｐ１に直交する方向に延びるように形成されている場合に比して、第１の面Ｐ１上において隣り合う複数のコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎをより離すことができる。よって、隣り合う複数のコンタクト穴Ａ１ＰおよびＡ１Ｎのそれぞれに配線が設けられた場合に、それぞれの配線が互いの障害になることを防ぐことができる。
【０１０８】
（実施の形態１０）
図３９は、本発明の実施の形態１０における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。
【０１０９】
図３９を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１１０の被封止部２０は、コンタクト穴Ａ１Ｎに面する導電体部２６を有している。導電体部２６は、ＩＧＢＴ素子２１Ｎが制御パッド５１Ｎ（図３９において図示せず）上に有するメタライズ層、あるいは被封止部２０が有するブロックである。
【０１１０】
メタライズ層は、たとえば金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）からなる導電体層である。またブロックは、たとえば銅（Ｃｕ）からなる導電体のブロックである。
【０１１１】
なお上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１２】
本実施の形態によれば、コンタクト穴Ａ１Ｎの形成時、あるいはコンタクト穴Ａ１Ｎを用いた接続時に、ＩＧＢＴ素子２１Ｎに加わるダメージを導電体部２６により軽減することができる。
【０１１３】
なお、実施の形態１〜６のコンタクト穴Ａ１Ｐ、Ａ１Ｎ、Ａ２Ｐ、Ａ２Ｎ、Ａ３Ｐ、Ａ３Ｎ、Ａ４Ｐ、Ａ４ＮおよびＡ５のそれぞれに面する導電体部２６を設けることにより、ＩＧＢＴ素子２１Ｐ、２１Ｎ、ダイオード素子２３Ｐおよび２３Ｎのダメージを軽減することができる。
【０１１４】
（実施の形態１１）
図４０は、本発明の実施の形態１１における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。
【０１１５】
図４０を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１１１のＩＧＢＴ素子２１Ｎ上に位置するコンタクト穴Ａ１Ｎは、たとえば半田や導電性樹脂などの導電体からなる充填部３１により埋められている。
【０１１６】
好ましくは、充填部３１をなす導電体の融点は、ＩＧＢＴ素子２１Ｎをヒートスプレッダ２４Ｎと接続している半田（図示せず）よりも低い融点を有している。
【０１１７】
また好ましくは、被封止部２０は、図３９に示すようなコンタクト穴Ａ１Ｎに面する導電体部２６（図４０において図示せず）を有している。
【０１１８】
なお上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１９】
本実施の形態によれば、コンタクト穴Ａ１Ｎ内の充填部３１を配線として用いることにより、ＩＧＢＴ素子２１Ｎをパワーモジュール１１１の外部と容易に電気的に接続することができる。
【０１２０】
また充填部３１をなす導電体の融点がＩＧＢＴ素子２１Ｎをヒートスプレッダ２４Ｎと接続している半田よりも低い融点を有している。これにより、ＩＧＢＴ素子２１Ｎをヒートスプレッダ２４Ｎと接続している半田を再溶融させることなしに、充填部３１をなす導電体を溶融させて充填部３１を形成することができる。よって、ＩＧＢＴ素子２１Ｎとヒートスプレッダ２４Ｎとの接続の信頼性の劣化を抑制することができる。
【０１２１】
また充填部３１とＩＧＢＴ素子２１Ｎとの間に導電体部２６が設けられることにより、充填部３１とＩＧＢＴ素子２１Ｎとをより確実に電気的に接続することができる。
【０１２２】
なお、実施の形態１〜６のコンタクト穴Ａ１Ｐ、Ａ１Ｎ、Ａ２Ｐ、Ａ２Ｎ、Ａ３Ｐ、Ａ３Ｎ、Ａ４Ｐ、Ａ４ＮおよびＡ５のそれぞれが充填部３１により埋められることにより、ＩＧＢＴ素子２１Ｐ、２１Ｎ、ダイオード素子２３Ｐおよび２３Ｎの各々をパワーモジュール１１１の外部と容易に電気的に接続することができる。
【０１２３】
（実施の形態１２）
図４１は、本発明の実施の形態１２における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。
【０１２４】
図４１を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１１２は、金属バネ３２と、制御基板７０とを有している。
【０１２５】
金属バネ３２はコンタクト穴Ａ１Ｎ内に第１の面Ｐ１と交差する方向に弾性変形可能に設けられている。すなわち、パワーモジュール１１２は、コンタクト穴Ａ１Ｎ内に第１の面Ｐ１と交差する方向に弾性変形可能な導電体からなる接続部材を有している。
【０１２６】
制御基板７０は、コンタクト穴Ａ１Ｎを覆うように位置している。金属バネ３２は制御基板７０とＩＧＢＴ素子２１Ｎとの間で圧縮された状態とされている。このため、金属バネ３２の一方端は制御基板７０側に押付けられ、かつ他方端はＩＧＢＴ素子２１Ｎ側に押付けられている。
【０１２７】
好ましくは、図４１に示すように、コンタクト穴Ａ１Ｎの第２の面Ｐ２側が実施の形態１１の充填部３１と同様の材質からなる充填部３１ｐにより埋められ、かつ第１の面Ｐ１側に上記の金属バネ３２が設けられている。
【０１２８】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２９】
本実施の形態によれば、制御基板７０とＩＧＢＴ素子２１Ｎとが、金属バネ３２を介して電気的に接続される。金属バネ３２は挿入されることでコンタクト穴Ａ１Ｎ内に配置されることができるので、制御基板７０とＩＧＢＴ素子２１Ｎとの電気的接続を容易に行なうことができる。
【０１３０】
また金属バネ３２は弾性変形可能であるため、ＩＧＢＴ素子２１Ｎと制御基板７０との間に生じる力を吸収することができる。このため、この力により生じるパワーモジュール１１２の応力を軽減して、パワーモジュール１１２の信頼性を高めることができる。
【０１３１】
また金属バネ３２とＩＧＢＴ素子２１Ｎとの間に充填部３１ｐが設けられているため、金属バネ３２が伸長しようとする力が直接ＩＧＢＴ素子２１Ｎに加わらない。このためＩＧＢＴ素子２１Ｎの破損を防ぐことができる。
【０１３２】
（実施の形態１３）
図４２は、本発明の実施の形態１３における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。図４３は、図４２のＸＬＩＩＩ−ＸＬＩＩＩ線に沿った概略断面図である。なお、図４２においては封止部材は外縁のみが示されている。
【０１３３】
図４２および図４３を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１１３は、実施の形態１のパワーモジュール１０１と異なり、Ｐリード６２およびＵリード６３のそれぞれの代わりにコンタクト穴Ａ８およびＡ７の各々を有している。
【０１３４】
またパワーモジュール１１３の被封止部２０は、一の対をなすＩＧＢＴ素子２１Ｐおよびダイオード素子２３Ｐと、他の対をなすＩＧＢＴ素子２１Ｎおよびダイオード素子２３Ｎとを有している。
【０１３５】
また被封止部２０は、フレーム２７および２８を有している。フレーム２７は上記一の対の上の第１の面Ｐ１側に位置している。フレーム２８は上記他の対の上の第１の面Ｐ１側に位置している。フレーム２７は上記一の対を互いに電気的に接続している。またフレーム２７は上記一の対をヒートスプレッダ２４Ｎと電気的に接続する機能も有している。フレーム２８は上記他の対を互いに電気的に接続している。
【０１３６】
封止部材１０は、コンタクト穴Ａ７およびＡ８を有している。コンタクト穴Ａ７およびＡ８のそれぞれにより、フレーム２７および２８の各々の第１の面Ｐ１側の表面の一部が露出されている。コンタクト穴Ａ７は、上記一の対をなすＩＧＢＴ素子２１Ｐおよびダイオード素子２３Ｐの上に、フレーム２７を介して設けられている。またコンタクト穴Ａ８は、上記他の対をなすＩＧＢＴ素子２１Ｎおよびダイオード素子２３Ｎの上に、フレーム２８を介して設けられている。
【０１３７】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１３８】
本実施の形態によれば、コンタクト穴Ａ７はフレーム２７を介してＩＧＢＴ素子２１Ｐおよびダイオード素子２３Ｐの上に形成されている。またコンタクト穴Ａ８はフレーム２８を介してＩＧＢＴ素子２１Ｎおよびダイオード素子２３Ｎの上に形成されている。このため、フレーム２７および２８のいずれかを介さずにＩＧＢＴ素子２１Ｐ、２１Ｎ、ダイオード素子２３Ｐおよび２３Ｎの上にコンタクト穴が形成される場合に比して、ＩＧＢＴ素子２１Ｐ、２１Ｎ、ダイオード素子２３Ｐおよび２３Ｎに加わるダメージを軽減することができる。
【０１３９】
またコンタクト穴Ａ７は、フレーム２７により対とされたＩＧＢＴ素子２１Ｐおよびダイオード素子２３Ｐの両方への電気的経路として用いられる。またコンタクト穴Ａ９は、フレーム２８により対とされたＩＧＢＴ素子２１Ｎおよびダイオード素子２３Ｎの両方への電気的経路として用いられる。このため、各半導体素子２１Ｐ、２１Ｎ、２３Ｐ、２３Ｎごとにコンタクト穴が形成される場合に比して、コンタクト穴の数を削減することができる。
【０１４０】
（実施の形態１４）
はじめに本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュールの構成について、図４４および図４５を用いて説明する。
【０１４１】
図４４は、本発明の実施の形態１４における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。図４５は、図４４のＸＬＶ−ＸＬＶ線に沿った概略断面図である。なお、図４４においては封止部材は外縁のみが示されている。
【０１４２】
図４４および図４５を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１１４は、被封止部２０と、封止部材１０と、リード６５とを備えている。
【０１４３】
被封止部２０は、２つのヒートスプレッダ２４と、各ヒートスプレッダ２４上に設けられたＩＧＢＴ素子２１、ダイオード素子２３およびフレーム２８とを有している。
【０１４４】
各ＩＧＢＴ素子２１は主端子と、制御パッド５１からなる制御端子とを有している。また各ダイオード素子２３は主端子を有している。各フレーム２８は、ＩＧＢＴ素子２１およびダイオード素子２３の上の第１の面Ｐ１側に位置しており、ＩＧＢＴ素子２１の主端子およびダイオード素子２３の主端子を互いに電気的に接続している。各ヒートスプレッダ２４はＩＧＢＴ素子２１およびダイオード素子２３よりも第２の面Ｐ２側に設けられている。
【０１４５】
リード６５は、封止部材１０の内部から第３の面Ｐ３の面を通って突き出しており、かつ封止部材１０の内部において２つのヒートスプレッダ２４を互いに電気的に接続している。図４４のようなパワーモジュール１１４の第１の面Ｐ１側からの平面視において、封止部材１０の外縁（図中二点鎖線）と、リード６５の第３の面Ｐ３から突き出した部分とは、ともに同じ中心線（図中一点鎖線ＣＬ）を有している。
【０１４６】
封止部材１０は、複数のコンタクト穴Ａ８およびＡ１を有している。各コンタクト穴Ａ８は、フレーム２８を介してＩＧＢＴ素子２１およびダイオード素子２３の上に設けられている。各コンタクト穴Ａ１は制御パッド５１上に設けられている。
【０１４７】
図４６は、本発明の実施の形態１４における半導体装置としてのパワーモジュールが有する回路構成を概略的に示す図である。主に図４６を参照して、パワーモジュール１１４は、回路構成Ｓ１（図５）が接続点ＣＰで接続されて並列に配置されたような回路構成Ｓ２ｐを有している。
【０１４８】
次に本実施の形態のパワーモジュール１１４に制御基板７０が付加された構成について説明する。
【０１４９】
図４７は、本発明の実施の形態１４における半導体装置としてのパワーモジュールに制御基板が付加された状態を示す概略的な側面図である。
【０１５０】
主に図４７を参照して、制御基板７０は、２つのパワーモジュール１１４のそれぞれの第１の面Ｐ１に挟まれて配置されている。制御基板７０は、制御信号ピン７１と、エミッタピン７２とを有している。またパワーモジュール１１４の各リード６５はネジ８１およびナット８０により外部構造８２と接続されている。
【０１５１】
制御基板７０は各パワーモジュール１１４のコンタクト穴Ａ１（図４５）を介した電気的接続に用いられる制御信号ピン７１を有している。また制御基板７０は各パワーモジュール１１４のコンタクト穴Ａ８（図４４および図４５）を介した電気的接続に用いられるエミッタピン７２を有している。
【０１５２】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１５３】
本実施の形態によれば、図４６に示すように、リード６５からの電気的経路が接続点ＣＰで分枝されて各ＩＧＢＴ素子２１に接続されているので、このような分枝がない場合に比してより大きな電流をパワーモジュール１１４に流すことができる。
【０１５４】
また、モールド樹脂１１の外形形状を実施の形態１〜１３と同様の形状で作成することができるので、実施の形態１〜１３のモールド樹脂１１成形金型を本実施の形態において流用することができる。なお接続点ＣＰのような分枝なしに大電流化に対応するためには信頼性確保のために封止部材１０内の電気的経路の断面積を大きくしなければならない。このためこの大きな断面積を有する電気的経路に対応したモールド樹脂１１の成形用金型が別途必要となる。
【０１５５】
また、図４４に示すように、第１の面Ｐ１側からの平面視において、封止部材１０の外縁と、リード６５の第３の面Ｐ３から突き出した部分とが、ともに同じ中心線ＣＬを有している。これにより、図４７に示すように２つのパワーモジュール１１４のそれぞれの第１の面Ｐ１が対向するように配置される場合に、２つのパワーモジュール１１４を封止部材１０の形状に沿って整列させることができる
（実施の形態１５）
図４８は、本発明の実施の形態１５における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。なお封止部材は外縁のみが示されている。
【０１５６】
図４８を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１１５は、実施の形態１４における２つのヒートスプレッダ２４が一体となったヒートスプレッダ２４Ｗを有している。すなわち、複数のＩＧＢＴ素子２１のそれぞれの主端子であるコレクタ端子の間がヒートスプレッダ２４Ｗを介して電気的に接続されるように、複数のＩＧＢＴ素子２１がヒートスプレッダ２４Ｗ上に設けられている。
【０１５７】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１４の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１５８】
本実施の形態によれば、一体化されたヒートスプレッダ２４Ｗが用いられることにより、ヒートスプレッダ２４Ｗが複数のＩＧＢＴ素子２１の間を接続することができる。よってＩＧＢＴ素子２１の間の接続のための専用の構造を設ける必要がなくなるので、パワーモジュール１１５の小型化および低コスト化が実現される。
【０１５９】
（実施の形態１６）
はじめに本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュールの構成について、図４９〜図５１を用いて説明する。
【０１６０】
図４９および図５０のそれぞれは、本発明の実施の形態１６における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。図５１は、図４９および図５０のそれぞれのＬＩ−ＬＩ線に沿った概略断面図である。なお、図５０においては封止部材は外縁のみが示されている。
【０１６１】
主に図４９〜図５０を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１１６は、複数の電極３３と、充填樹脂部３４とを有している。また封止部材１０は、コンタクト穴Ａ１、Ａ４およびＡ８を有している。コンタクト穴Ａ４は、２つのヒートスプレッダ２４上に跨っており、封止部材１０から各ヒートスプレッダ２４の第１の面Ｐ１側の表面の一部を露出している。
【０１６２】
充填樹脂部３４は、電極３３が設けられたコンタクト穴Ａ４およびＡ８の空洞部を埋めるように注型された絶縁体からなる埋め込み材である。
【０１６３】
各電極３３は、コンタクト穴Ａ４およびＡ８のそれぞれを通って第１の面Ｐ１から突き出すように設けられている。コンタクト穴Ａ８を通る電極３３は、フレーム２８に電気的に接続されている。コンタクト穴Ａ４を通る電極３３は、２つのヒートスプレッダ２４に電気的に接続されている。各電極３３には同一形状のネジ穴ＴＨ（図５２および図５３）が設けられている。
【０１６４】
なお、電極３３は、図５４および図５５に示すように、折り曲げられた板状部材３３Ｐと、ネジ穴を有するナット８０とから製造することができる。
【０１６５】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１４の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１６６】
次に本実施の形態のパワーモジュール１１６に制御基板が付加された構成について説明する。
【０１６７】
図５６は、本発明の実施の形態１６における半導体装置としてのパワーモジュールに制御基板が付加された状態を示す概略的な側面図である。主に図５６を参照して、ネジ穴ＴＨ（図５２および図５３）に捩じ込まれたネジ８１により制御基板７０がパワーモジュール１１６に取り付けられている。
【０１６８】
次に、本実施の形態のパワーモジュール１１６に放熱フィンが付加された構成について説明する。
【０１６９】
図５７は、本発明の実施の形態１６における半導体装置としてのパワーモジュールに放熱フィンが付加された構成を概略的に示す断面図である。図５７を参照して、パワーモジュール１１６の第２の面Ｐ２に放熱フィン８３が付加されている。放熱フィン８３は、パワーモジュール１１６の第２の面Ｐ２側からの放熱効率を高める機能を有している。
【０１７０】
図５８は、比較例におけるパワーモジュールに放熱フィンが付加された構成を概略的に示す断面図である。主に図５８を参照して、パワーモジュール９０１（図１４〜図１６）の第２の面Ｐ２に、放熱フィン８３が付加されている。パワーモジュール９０１の第３の面Ｐ３からはリード６２が突き出している。リード６２から空間距離ＳＰだけ隔てられた位置に放熱フィン８３の表面が位置している。パワーモジュール９０１の高耐圧化のためには空間距離ＳＰを十分に確保する必要があるが、空間距離ＳＰを大きくするとパワーモジュール９０１が大きくなってしまう。
【０１７１】
本実施の形態によれば、比較例のパワーモジュール９０１（図１６）と異なり、図５１に示すように封止部材１０の第３の面Ｐ３側の端部Ｅ内にワイヤ４０（図１６）が設けられていない。よって端部Ｅの部分にワイヤ４０を保護するための封止部材１０が設けられている必要がない。このため、封止部材１０の端部Ｅの部分が省略された構成とすることが可能であり、これによりパワーモジュール１１６を小型化することができる。
【０１７２】
また、図５１に示すように電極３３が第１の面Ｐ１から突き出しているので、図５６に示すように、パワーモジュール１１６と第１の面Ｐ１側に配された制御基板７０とを容易に接続することができる。
【０１７３】
また、図５７に示すように第３の面Ｐ３側から突き出すリードをなくすことができるので、空間距離ＳＰ（図５８）が確保されるように設計する必要がなくなり、パワーモジュール１１６を小型化することができる。
【０１７４】
また、図５２および図５３に示すように、電極３３はネジ穴ＴＨを有している。これにより、図５６に示すようにパワーモジュール１１６と制御基板７０とをネジ８１により接続することができる。
【０１７５】
また、図５４および５５に示すように、各電極３３は同一形状のナット８０が部材として用いられて製造されている。この部材の共通化によりパワーモジュール１１６の製造コストが削減される。また、同一形状のナット８０が用いられるので、図５６に示すように、パワーモジュール１１６と制御基板７０とを取り付けるためのネジ８１を共通化することができる。
【０１７６】
また、電極３３はフレーム２８を介してＩＧＢＴ素子２１およびダイオード素子２３のそれぞれと電気的に接続されている。このフレーム２８により電気的経路の幅が広がるため、電気的経路のインダクタンスを抑制することができる。
【０１７７】
また充填樹脂部３４が、電極３３が設けられたコンタクト穴Ａ４およびＡ８の空洞部を埋めるように注型されている。電極３３を引き抜くような力が加わった場合に、この充填樹脂部３４によりこの力が分散されて、電極３３が引き抜かれることが防止される。
【０１７８】
（実施の形態１７）
図５９は、本発明の実施の形態１７における半導体装置としてのパワーモジュールに制御基板がさらに付加された状態を示す概略的な側面図である。
【０１７９】
図５９を参照して、本実施の形態の半導体装置としてのパワーモジュール１１７は、封止部材１０のモールド樹脂１１が第１の面Ｐ１上に突起１１ＰＲを有している。
【０１８０】
制御基板７０Ｈはこの突起１１ＰＲが挿入される穴を有している。制御基板７０Ｈは突起１１ＰＲを有している点以外は制御基板７０と同様の構成を有している。
【０１８１】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１６の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１８２】
本実施の形態によれば、突起１１ＰＲが制御基板７０Ｈの穴に挿入されることにより、パワーモジュール１１７と制御基板７０Ｈおよび制御信号ピン７１のそれぞれとの間の位置決めを行なうことができる。
【０１８３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
本発明は、封止部材により封止された半導体素子を有する半導体装置に特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１８５】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図３】図１および図２のそれぞれのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における半導体装置としてのパワーモジュールが有する回路構成を概略的に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１の第１の変形例における半導体装置としてのパワーモジュールが有する回路構成を概略的に示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１の第２の変形例における半導体装置としてのパワーモジュールが有する回路構成を概略的に示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１の第３の変形例における半導体装置としてのパワーモジュールが有する回路構成を概略的に示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１における半導体装置としてのパワーモジュールに制御基板が付加された状態を示す概略的な側面図である。
【図９】本発明の実施の形態１における半導体装置としてのパワーモジュールの製造方法の第１工程を概略的に示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における半導体装置としてのパワーモジュールの製造方法の第２工程を概略的に示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における半導体装置としてのパワーモジュールの製造方法の第３工程を概略的に示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態１における半導体装置としてのパワーモジュールの製造方法の第４工程を概略的に示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態１における半導体装置としてのパワーモジュールの製造方法の第５工程を概略的に示す斜視図である。
【図１４】比較例における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図１５】比較例における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図１６】図１４および図１５のそれぞれのＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿った概略断面図である。
【図１７】比較例における半導体装置としてのパワーモジュールに制御基板が付加された状態を示す概略的な側面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図２０】本発明の実施の形態３における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図２１】本発明の実施の形態３における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図２２】図２０および図２１のそれぞれのＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿った概略断面図である。
【図２３】図２０および図２１のそれぞれのＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に沿った概略断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態４における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図２５】本発明の実施の形態４における半導体装置としてのパワーモジュールが２個並列接続された構成を概略的に示す平面図である。
【図２６】比較例における半導体装置としてのパワーモジュールが２個並列接続された構成を概略的に示す平面図である。
【図２７】本発明の実施の形態５における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図２８】本発明の実施の形態５における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図２９】図２８のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に沿った概略断面図である。
【図３０】本発明の実施の形態５における半導体装置としてのパワーモジュールが有する回路構成を概略的に示す図である。
【図３１】本発明の実施の形態６における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図３２】本発明の実施の形態６における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図３３】図３２のＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線に沿った概略断面図である。
【図３４】本発明の実施の形態７における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す部分断面図である。
【図３５】図３４のコンタクト穴近傍における概略的な部分平面図である。
【図３６】本発明の実施の形態８における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す部分断面図である。
【図３７】本発明の実施の形態９における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図３８】図３７のＸＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＸＶＩＩＩ線に沿った概略断面図である。
【図３９】本発明の実施の形態１０における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。
【図４０】本発明の実施の形態１１における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。
【図４１】本発明の実施の形態１２における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す断面図である。
【図４２】本発明の実施の形態１３における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図４３】図４２のＸＬＩＩＩ−ＸＬＩＩＩ線に沿った概略断面図である。
【図４４】本発明の実施の形態１４における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図４５】図４４のＸＬＶ−ＸＬＶ線に沿った概略断面図である。
【図４６】本発明の実施の形態１４における半導体装置としてのパワーモジュールが有する回路構成を概略的に示す図である。
【図４７】本発明の実施の形態１４における半導体装置としてのパワーモジュールに制御基板が付加された状態を示す概略的な側面図である。
【図４８】本発明の実施の形態１５における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図４９】本発明の実施の形態１６における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図５０】本発明の実施の形態１６における半導体装置としてのパワーモジュールの構成を概略的に示す平面図である。
【図５１】図４９および図５０のそれぞれのＬＩ−ＬＩ線に沿った概略断面図である。
【図５２】本発明の実施の形態１６における半導体装置としてのパワーモジュールに用いられる電極の構成を概略的に示す平面図である。
【図５３】本発明の実施の形態１６における半導体装置としてのパワーモジュールに用いられる電極の構成を概略的に示す側面図である。
【図５４】本発明の実施の形態１６における半導体装置としてのパワーモジュールに用いられる電極の一製造工程を示す概略的な平面図である。
【図５５】本発明の実施の形態１６における半導体装置としてのパワーモジュールに用いられる電極の一製造工程を示す概略的な側面図である。
【図５６】本発明の実施の形態１６における半導体装置としてのパワーモジュールに制御基板が付加された状態を示す概略的な側面図である。
【図５７】本発明の実施の形態１６における半導体装置としてのパワーモジュールに放熱フィンが付加された構成を概略的に示す断面図である。
【図５８】比較例におけるパワーモジュールに放熱フィンが付加された構成を概略的に示す断面図である。
【図５９】本発明の実施の形態１７における半導体装置としてのパワーモジュールに制御基板がさらに付加された状態を示す概略的な側面図である。
【符号の説明】
【０１８６】
１０  封止部材、１１  モールド樹脂、１２  絶縁シート、２０  被封止部、２１，２１Ｎ，２１Ｐ  ＩＧＢＴ素子、２３，２３Ｎ，２３Ｐ  ダイオード素子、２４，２４Ｎ，２４Ｐ，２４Ｗ  ヒートスプレッダ、３３  電極、３４  充填樹脂部、４０  アルミワイヤ、５１Ｎ，５１Ｎｃ，５１Ｐ，５１Ｐｃ  制御パッド、６１〜６３，６４Ｎ，６４Ｐ  リード、７０，７０Ｈ  制御基板、８０  ナット、８１  ネジ、８３  放熱フィン、１０１〜１１７  パワーモジュール、Ａ１Ｎ，Ａ１Ｐ，Ａ２Ｎ，Ａ２Ｐ，Ａ３Ｎ，Ａ３Ｐ，Ａ４Ｎ，Ａ４Ｐ，Ａ５，ＡＴＰ，ＡＰＲ  コンタクト穴、Ｐ１  第１の面、Ｐ２  第２の面、Ｐ３  第３の面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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